Prawo podziału Nersta - ćwiczenia

Nasza ocena:

3
Pobrań: 28
Wyświetleń: 707
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Prawo podziału Nersta - ćwiczenia - strona 1 Prawo podziału Nersta - ćwiczenia - strona 2 Prawo podziału Nersta - ćwiczenia - strona 3

Fragment notatki:

Ćwiczenie VIII:
PRAWO PODZIAŁU NERNSTA
opracowanie: Wojciech Solarski
Wprowadzenie
Prawo podziału sformułowane przez Waltera H. Nensta opisuje układ trójskładnikowy, z czego dwa
składniki to rozpuszczalniki o ograniczonej rozpuszczalności wzajemnej (nie mieszające się ze sobą), a trzecia to
substancja stała, ciekła lub gazowa dobrze rozpuszczająca się w obydwóch poprzednich. W warunkach równowagi
termodynamicznej, w stałej temperaturze i przy stałym ciśnieniu, stosunek aktywności (stężeń) rozpuszczonej
substancji w obydwóch rozpuszczalnikach jest wielkością stałą zwaną współczynnikiem podziału.
Zależność powyższą można wyprowadzić z warunku równowagi termodynamicznej, to jest z równości
 ∂G 
potencjałów chemicznych µ = 
 ∂ n  substancji rozpuszczonej C w obydwóch fazach ciekłych. Jeśli oznaczymy

 i  T,p
je literami α i β, to warunek równowagi można przedstawić w postaci zapisu:
(µ C ) α = (µ C ) β
Rozwijając powyższe równanie o zależność potencjału chemicznego od aktywności substancji rozpuszczonej
otrzymujemy:
(µ 0 ) α + RT ln(a c ) α = (µ 0 ) β + RT ln(a c ) β
C
C
gdzie:
(µ 0 ) α standardowy potencjał chemiczny substancji rozpuszczonej C w fazie α,
C
(µ 0 )β standardowy potencjał chemiczny substancji rozpuszczonej C w fazie β,
C
(aC)α aktywność substancji rozpuszczonej C w fazie α,
(aC)β aktywność substancji rozpuszczonej C w fazie β.
Stąd można wyliczyć stosunek aktywności substancji C w obydwóch fazach:
(a C ) α
= e
(a C ) β
( µ 0 )β − ( µ 0 ) α
C
C
RT
= KN
Współczynnik podziału KN jest wartością stałą w danej temperaturze pod warunkiem, gdy stan
cząsteczkowy substancji rozpuszczonej jest w obydwóch fazach jednakowy.
1
Wartość współczynnika podziału nie zależy od aktywności substancji rozpuszczonej, jest natomiast cechą
charakterystyczną dla danego układu trójskładnikowego zależną od temperatury i ciśnienia. Ten ostatni parametr
odgrywa dużą rolę jedynie w przypadku, gdy substancją rozpuszczoną jest gaz.
Substancja rozpuszczona, w zależności od swych właściwości, w obu fazach może ulegać przemianom np.
dysocjacji elektrolitycznej w rozpuszczalnikach polarnych lub asocjacji w rozpuszczalnikach organicznych. W
układzie woda – kwas benzoesowy – toluen C6H5COOH ulega podziałowi między dwie fazy i dysocjuje i asocjuje
zgodnie ze schematem przedstawionym na rys.1.
Rys.1. Schemat równowag kwasu benzoesowego w dwóch nie rozpuszczających się w sobie rozpuszczalnikach
woda – toluen.
Zjawiska dysocjacji i asocjacji wpływają na wartość współczynnika podziału substancji rozpuszczonej i
należy uwzględnić ich przebieg w układzie.
Dysocjację elektrolityczną charakteryzuje stopień dysocjacji α i stała dysocjacji Ka, które w przypadku słabych
elektrolitów związane są prawem rozcieńczeń Oswalda. Prawo to brzmi:
W miarę rozcieńczania roztworu słabego elektrolitu jego stopień dysocjacji wzrasta odwrotnie
proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego ze stężenia.
Treść prawa można wyprowadzić z zapisu na stałą dysocjacji:
Kd =
cα 2
1− α ... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz